DE29812361U1

DE29812361U1 - Hochspannungsschalter

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Publication number: DE29812361U1
Application number: DE29812361U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2008-07-04

Description

GR 98 G 4124 DE

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Beschreibung

Hochspannungsschalter

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsschalter mit mindestens zwei einander gegenüberstehenden Schaltkontakten und insbesondere mit mindestens zwei einander gegenüberstehenden Nennstromkontakten, von denen jeweils wenigstens ein Kontakt antreibbar ist, wobei die die Schaltkontakte und insbesondere die Nennstromkontakte aufnehmende Schaltkammer durch ein Gehäuse begrenzt ist.

Ein derartiger Hochspannungsschalter geht hinsichtlich seiner Kontaktanordnung, und der Anordnung seiner Isolierstoffdüse beispielsweise aus der DE 195 19 721 Cl hervor. Dabei sind zu zwei einander gegenüberstehenden Schaltkontakten, die von einer Isolierstoffdüse umgeben sind, zwei koaxial angeordnete, einander gegenüberstehende Nennstromkontakte angeordnet. Jeweils ein Kontakt der Schalt- und Nennstromkontakte ist antreibbar.

Um bei diesem Hochspannungsschalter eine Überwachung der ordnungsgemäßen Funktion seiner mechanischen Verbindungselemente zwischen dem Antrieb und den antreibbaren Kontakten zu ermögliehen, sind in dem die Schaltkammer begrenzenden Gehäuse Fenster vorgesehen, die mit in dem den feststehenden Schaltkontakt konzentrisch umgebenden Rohr angeordneten Öffnungen fluchten. Es werden somit zwei für Lichtstrahlen durchgängige Lichtwege gebildet, wobei das Licht für die Lichtschranken von zwei Leuchtdioden stammt. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß Veränderungen des Schaltverhaltens, die sich durch Abbrand an den Schaltkontakten ergeben, durch das Ergebnis dieser Überwachung nicht berücksichtigt werden. Das besonders deshalb nicht, weil unabhängig von diesem Abbrand, beispielsweise bei einem Einschaltvorgang, die mitlaufende Iso-

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lierstoffdüse unverändert die beiden Lichtwege versperrt. Hinzu kommt, daß eine zeitliche Abfolge des Schließens, aber auch des Öffnens sowohl der Schalt- als auch der Nennstromkontakte hierdurch ebenfalls nicht erfaßt wird. Die Erfassung dieser zeitlichen Abfolge ist jedoch für einen Funktionstest eines Hochspannungsschalters bedeutsam.

Obwohl ein weiterhin bekanntes Verfahren zur Überwachung eines Lastumschalters nach der EP 0 762 450 Al vorsieht, daß die Schaltsequenz, nach der die einzelnen Kontakte betätigt werden, überwacht wird, indem beispielsweise während der Umschaltung vom Lastumschalter ausgehende, aus dem Lichtbogen resultierende akustische Signale als Meßgrößen empfangen werden, ist auch dieses Verfahren nicht dazu geeignet, bei Hoch-Spannungsschaltern die zeitliche Abfolge, insbesondere des Schließens, aber auch des öffnens der Schalt- und der Nennstromkontakte bei einem Hochspannungsschalter zu erfassen.

Nun wird zwar diese zeitliche Abfolge, insbesondere des Schließens der Schalt- und der Nennstromkontakte bei einem Hochspannungsschalter auch schon durch Messung des dynamischen Widerstandsverlaufes der Schalt- und der Nennstromkontakte ermittelt, aber hierbei kommt es durch das Prellen der Schalt- und der Nennstromkontakte im Zuge der Bewegung der antreibbaren Kontakte zu erheblichen MeßsignalSchwankungen. Dieses führt jedoch zu Interpretationsschwierigkeiten.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Hochspannungsschalter entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, durch den gleichzeitig, und zwar auch unabhängig vom Abbrand der Schaltkontakte, bei Vermeidung von Meßsignalschwankungen und damit von Interpretationsschwierigkeiten nicht nur bei einem ersten Funktionstest, sondern zumindest auch bei einer Wartung des Hochspannungsschalters in der Schaltanlage, eine zeitliche Abfolge, insbesondere des

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Schließens, aber auch des Öffnens der Schalt- und der Nennstromkontakte erfaßbar ist.

Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß ein bei der Berührung der Schaltkontakte und/oder der Nennstromkontakte die dabei entstehenden akustischen Impulse aufnehmender akustischer Sensor vorgesehen ist, der mit einer Auswerteeinheit in Verbindung steht.

Als Auswerteeinheit kann beispielsweise eine Datenverarbeitungsanlage, aber auch ein Oszilloskop zur Anwendung kommen.

Um an diese Auswerteeinheit die durch den akustischen Sender aufgenommenen, bei der Berührung der Schaltkontakte und/oder der Nennstromkontakte entstehenden akustischen Impulse weiterzuleiten, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mit dem akustischen Sensor ein Sender, insbesondere ein elektrooptischer Umsetzer, verbunden, der über einen Lichtwellenleiter mit einem mit der Auswerteeinheit in Verbindung stehenden Empfänger, insbesondere einem opto-elektrischen Umsetzer, verbunden ist.

Damit erfolgt gleichzeitig eine Umwandlung der akustischen Impulse in elektrische Signale, so daß an der Auswerteeinheit elektrische Signale zur Verarbeitung zur Verfügung stehen. Selbstverständlich ist die Erfindung an einen elektro-optischen Umsetzer als Sender und an einen opto-elektrischen Umsetzer als Empfänger nicht gebunden, sondern eine Weiterleitung der durch den akustischen Sensor aufgenommenen Auswerteeinheit kann beispielsweise auch über Funk erfolgen.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, daß ein elektrisch isolierendes akustisches Übertragungselement im Bereich des Gehäuses angekoppelt und auf Erdpotential mit dem akustischen Sensor verbunden ist. Als akustisches Übertragungselement

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kann beispielsweise ein Stab aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff, verwendet werden.

Für die Anordnung des akustischen Sensors zwecks Aufnahme der akustischen Emission gibt es bei dem erfindungsgemäßen Hochspannungsschalter die verschiedenartigsten Möglichkeiten. Um den akustischen Sensor vor den bei der Kontaktberührung entstehenden Prellungen zu schützen, ist es jedoch zweckmäßig, wenn der akustische Sensor in die die Schaltkammer begrenzende Wand des Gehäuses des Hochspannungsschalters integriert oder auf dieser Wand angeordnet ist. Ist jedoch eine Anordnung des akustischen Sensors in unmittelbarer Nähe der Schalt- und der Nennstromkontakte vorteilhafter, so kann der akustische Sensor zumindest in einen der feststehenden Kontakte der Schalt- und Nennstromkontakte integriert sein.

Somit wird durch diesen Hochspannungsschalter gleichzeitig ein Verfahren verwirklicht, gemäß dem beim Auflaufen sowohl der Schalt- als auch der Nennstromkontakte die dabei entstehenden akustischen Emissionen gemessen werden, indem die bei der Berührung der Schalt- und der Nennstromkontakte entstehenden akustischen Impulse aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt werden, die dann frei von Meßsignal-Schwankungen bei der Durchführung eines Funktionstestes zur Auswertung zur Verfügung stehen, so daß es auch keine Interpretationsschwierigkeiten gibt. Selbstverständlich ist dabei nicht nur die zeitliche Abfolge des Schließens der Schalt- und der Nennstromkontakte erfaßbar, sondern auch die des Öffnens.

Ein Verfahren zur Auswertung der Messungen sieht einen automatischen Vergleich der Meßergebnisse mit hinterlegten Referenzdaten mittels eines Expertensystems oder eines neuronalen Netzes vor.

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Um zumindest bei einer Wartung des in einer Schaltanlage eingesetzten Hochspannungsschalters ebenfalls Informationen über die vorhandene Konstanz, aber auch über während des Betriebes eingetretene Abweichungen der zeitlichen Abfolge des Schließens, aber auch des Öffnens der Schalt- und der Nennstromkontakte zu erhalten, sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die durch den akustischen Sensor aufgenommenen akustischen Emissionen nach ihrer Umwandlung in elektrische Signale einem der Auswerteeinheit zugeordneten Speicher zuführbar, von dem die Meßergebnisse abrufbar sind.

Das Eintreten der durch die Erfindung beabsichtigten Wirkungen ist auf Hochspannungsschalter, so auf Hochspannungsleistungsschalter, nicht beschränkt. Sie kann unter Erzielung dieser Wirkungen analog auch bei Mittelspannungsschaltern, schließlich aber auch bei Last- und Lasttrennschaltern zur Anwendung kommen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Figur 1 den Schnitt einer Teilansicht eines als Leistungsschalter ausgebildeten Hochspannungsschalters und Figur 2 einen bei dem Hochspannungsschalter nach Figur 1 eingesetzten Schaltkreis.

Die Querschnittansicht des als Leistungsschalter ausgebildeten Hochspannungsschalters nach Figur 1 zeigt diesen in der Ausschaltstellung. Ausgehend hiervon besteht dieser im wesentlichen aus zwei einander gegenüberstehenden Schaltkontakten 1,2 und aus zwei zu diesen koaxial angeordneten, ebenfalls einander gegenüberstehenden Nennstromkontakten 3,4. So-

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wohl der Schaltkontakt 2 als auch der Nennstromkontakt 4 sind antreibbar. Als für die Schaltleistung maßgebliches Bauteil sind die Schaltkontakte 1,2 von einer Isolierstoffdüse 5 umgeben, die Kanäle 6 besitzt, über die die bei einem Ausschaltvorgang aus dem Schaltlichtbogen resultierenden ionisierten heißen Gase in den Heizraum 7 strömen. Dort dienen sie einerseits zur Antriebsunterstützung, fließen aber andererseits nach ihrer Abkühlung in den Lichtbogenraum 8 zurück, wo sie den Schaltlichtbogen während des Stromnulldurchganges wirksam beblasen. Sowohl die Schaltkontakte 1,2 als auch die Nennstromkontakte 3,4, aber auch die Isolierstoffdüse 5 werden von einer Schaltkammer 9 aufgenommen, die durch ein Gehäuse 10 begrenzt ist.

Um bei diesem Hochspannungsschalter bei einem Funktionstest die zeitliche Abfolge sowohl des Schließens als auch des Öffnens der Schaltkontakte 1,2 und der Nennstromkontakte 3,4 zu erfassen, ist in die die Schaltkammer 9 begrenzende Wand 11 des Gehäuses 10, und zwar in der Nähe des feststehenden Schaltkontaktes 1 und des feststehenden Nennstromkontaktes 3 ein akustischer Sensor 12 integriert. Dieser nimmt sowohl beim Schließen als auch beim Öffnen der Schaltkontakte 1,2 und der Nennstromkontakte 3,4 die dabei entstehenden akustischen Impulse auf, die nach Umwandlung in elektrische Signale gemäß dem Schaltkreis nach Figur 2 an die auch in Figur 1 gezeigte Auswerteeinheitung 13 weitergeleitet werden. Dabei werden die durch den akustischen Sensor 12 aufgenommenen akustischen Impulse über den Leiter 14, der über die Durchführung 15 innerhalb des Gehäuses 10 aus der Schaltkammer 9 herausgeführt ist und in Abhängigkeit von der Ausbildung des akustischen Sensors 12 auch ein Lichtwellenleiter sein kann, an die Auswerteeinheit 13 als elektrische Signale weitergeleitet, was in Figur 1 jedoch nur schematisch dargestellt ist.

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Wie der Schaltkreis nach Figur 2 zeigt, steht der akustische Sensor 12 dort mit einem Sender 16 in Form eines elektrooptischen Umsetzers in Verbindung. Dieser ist wiederum über einen Lichtwellenleiter 17 mit einem Empfänger 18 in Form eines opto-elektrischen Umsetzers verbunden, so daß der Auswerteeinheit 13 nach Umwandlung der durch den akustischen Sensor 12 aufgenommenen akustischen Impulse elektrische Signale zugeführt werden. Diese entsprechen der tatsächlichen zeitlichen Abfolge des Schließens und des Öffnens sowohl der Schaltkontakte 1,2 als auch der Nennstromkontakte 3,4 und dienen einem Funktionstest des Hochspannungsschalters.

Der Schaltkreis gemäß Figur 2 kann aber auch, wie gestrichelt angedeutet, um einen Speicher 19 und eine Auswerteschaltung 20, der auch eine Aufbereitungsschaltung 21 zugeordnet sein kann, erweitert werden. Hierdurch wird erreicht, daß die zeitliche Abfolge des Schließens und des Öffnens der Schaltkontakte 1,2 und der Nennstromkontakte 3,4 auch während des Betriebes des Hochspannungsschalters erfaßt wird, so daß bei Wartung des in einer Schaltanlage eingesetzten Hochspannungsschalters auch Informationen über die Konstanz oder über die während des Betriebes eingetretenen Abweichungen der zeitlichen Abfolge vorliegen und abgerufen werden können.

Claims

GR 98 G 4124 DE Schutzansprüche

1. Hochspannungsschalter mit mindestens zwei einander gegenüberstehenden Schaltkontakten (1,2) und insbesondere mit mindestens zwei einander gegenüberstehenden Nennstromkontakten (3,4), von denen jeweils wenigstens ein Kontakt (2,4) antreibbar ist, wobei die die Schaltkontakte (1,2) und insbesondere die Nennstromkontakte (3,4) aufnehmende Schaltkammer (9) durch ein Gehäuse (10) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet , daß ein bei der Berührung der Schaltkontakte (1,2) und/oder der Nennstromkontakte (3,4) die dabei entstehenden akustischen Impulse aufnehmender akustischer Sensor (12) vorgesehen ist, der mit einer Auswerteeinheit (13) in Verbindung steht.

2. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem akustischen Sensor (12) ein Sender (16), insbesondere ein elektro-optischer Umsetzer, verbunden ist, der über einen Lichtwellenleiter (17) mit einem mit der Auswerteeinheit (13)-in Verbindung stehenden Empfänger (18), insbesondere einem opto-elektrischen Umsetzer, verbunden ist.

3. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet , daß ein elektrisch isolierendes akustisches Übertragungselement (22) im Bereich des Gehäuses (10) angekoppelt und auf Erdpotential mit dem akustischen Sensor (12) verbunden ist.

4. Hochspannungsschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die durch den akustischen Sensor (12) aufgenommenen akustischen Emissionen nach ihrer Umwandlung in elektrische Signale einem der Auswerteeinheit (13) zugeordneten Speicher (19) zuführbar sind, von dem die Meßergebnisse abrufbar sind.

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5. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet , daß der akustische Sensor (12) in die die Schaltkammer (9) begrenzende Wand (11) des Gehäuses (10) integriert oder auf dieser Wand (11) angeordnet ist.

6. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 2, 3, oder 5,

dadurch gekennzeichnet , daß der akustische Sensor (12) zumindest in einem der feststehenden Kontakte (1,3) der Schalt- oder Nennstromkontakte (1,2,3,4) integriert ist.